电子海图研究与应用现状、趋势及发展

电子海图究与应用现、趋势及发展一

引航海是一个多学科融合的合极强的领域子海图作为近些年航海领域的一个新的事物发展较快实现船舶航系统集成化和智能航行的过程中五具有划时代意义的变化：船舶定位方法的变化海资料形式的变化、物标识别手段的变化、航行记录方式的变化和航行值班要求的变化中最有影响的就是航海资料形式的变化的是由传统纸质航海图书向电子海图显示与信息系(ElectronicChartDisplayandInformationSystem，称CDIS)的变化。ECDIS被认为是继雷达ARPA之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命，它不仅能与位置传感器、自动舵／雷达、电罗经、测深仪、计程仪等航海仪器接口，快速查询各种信(水文，港口，潮汐，海流，续精确地给出船位，还要求能提供和综合与航海安全有关的各种信息效地防范各种险情而到提高营运效率、保障航行安全的目的。电子海图作为船载E的要础之一各个国家官方海道测量机构制作并发布，符合IHOS-57标的数字海图。在国际海道测量组织）等国际组织的共同努力下，电子海图的生产和应用标准趋于一致，ECDIS的强制配备和更广泛应用奠定了很好的基础。如今，电子海图的应用已经进入海事管理、港口引航、船舶导航、水上工程等方方面面，取得了较好的社会和经济效益然虽然S-57准电子海图的应用已经较为普及是从设计上也不可避免的存在一些问题碍了标准的继续深层应用了发下一代全新的电子海图标准IHO的相关工作组又开始了新一轮的标准研究。为使得国内相关的研究跟上国际步伐展关的动态追踪和究是必不可少的文合电子海图研究和应用在国内的现状根我们近几年在电子海领域国际追踪的成果相关动态情况进行了总结望对海道测绘管理者、生产者和应用者提供一些借鉴。二三四

personaluseonlyinstudyandresearch;notcommercialuse电海标体的状为了使电子海图及其应用系统能走上国际统一的轨道，国际海道测量组织IHO）直在就电子海图及其应用系统所涉及的各个方面开展标准化和规范化研究事IMO）也积极配合开展工作并从使用角度提出了电子海图及其应用系统的性能标准外国际电工委员会（IEC）也参与电子海图及其应用系统的研究。其中，电子海图技术标准以HO标准为主，在性能上辅I标准，在设备与检测上辅IEC的标准。三大组织通过一个协调机（HEG其得到相补充形成有机整体国际上的著名厂商在开发电子海图应用系统时，都基本上遵循了这个标准体系。目前现电子海图标准体系主要包括以下标准数字道测量数据传输标准、

S-52电子图显示与信息系统海图内容与显示规范推荐的NC确检查S-61光航海图产品规范S-63IHO数据护方S-65子海图生产指南S-57标旨在对各国海道测量部门之间交换数字化海道测量数据以及将这些数据传递给生产厂家者和其他数据用户。保证在交换与传递的过程中，数据含义没有改变。在-57中，一个特定的客观世界实体（如灯标）通过物标类、属性和属性值来编码S-57V3.1版中共收录物标60个、元物标13个组合物标类3个制图标5个物类总181S-52标准是ECDIS海图内容与显示规范，详细规定E在子海图内容、显示、符号样式、颜色以及电子海图改正等各个方面应遵循的法则。它具体包括了：何按照重要性将信息进行分类显示、如何按照显示优先等级进行显示环下颜色如何设置库量语言如何表达等标，即“数据护模式于规范电子海图数据的分发与服务，包括防盗版、防伪造、选择性存取、数据制作者一致性和原型设备制造商（M一致性等条款。S58规定了在电子海图检验软件中至少应该包括的ENC检查程序测机构可以使用此软件来确定他们E数据是兼容S-57标和ENC产规范的。ENC检验软件发现不符合的情况，就归类为“错误”或“警告被定义与产品规范之间的严重不符或偏差告”用来识别不太严重的偏差或可疑数据。例如，发现在海面上存在明显的建筑物标准，即“电子航海图生产指南指在较高次上对电子海图数据的生产、维护、分发等做了指导性的规范它ENC数据的生产、维布所必须的需求和流程，对官方海道测量部门给出一个建设性的框架结构。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercial除了IHO相关标准，还有下列相标准和规范IMOA.817子海图显示与信息系统（ECDIS）能标准IMOA.694全海上遇险与安全系统船台无线电设备和电子导航设备的一般需求、关于罗经、计程、自动雷达标绘仪ARPA等船用导航设备的性能标准、IEC61174电海图显示与信息ECDIS-作与性能需求测试方法和应达到的测试结果、IEC60945海导航与无线电通设备和系-一般需求，测试方法和应达到的测试结果、IEC60872-1雷达标绘仪第部：自动雷达标绘仪ARPA-测试方法和应达到的测试结果、61162海上导航与无线通信设备和系数字接口五、

电海的势这些标准的生效，使得电子海图生产、质检、交换、保护、发布、更新和应用变得有规可循有据可依从本上规范了电子海图生产和应用的各个环节子图之所以引起高度重视，是因为它具有传统纸海图无法比拟的优点。总体来说，表现在以下几个方面：（）

信内更丰受到图幅幅面的限制纸海图的负量比较有限电子海图可实现分层显示无极缩放、自动综合，应此可表达更加丰富的内容。

（）

信显更合际用电子海图可实现指定条件下的符号输出如变环境参数变换海图调色板变全水深等，符号显示更加动态、并符合实际应用。（）

方船导使电子海图能够解决在传统纸质海图上定位而产生的船位获取滞后的现象自动地将即时船位即时的显示在海图上驶人员能够根据显示的即时船位连续性来判断船舶航行的状况。（）

海改更便纸质海图的通告改正用按告内容手工改正到图上的正正确与否完全取决于作业人员的责任心和能力。而电子海图的通告改正，则是直接用户ECDIS厂商提供的系统软件依次装入相应的改正文即可，完全是自动化过程，改正的正确与否完全取决于ECDIS软件身。（）

发成更和加捷采用光盘邮寄子邮件甚至是网络发布的方式进行电子海图数据的发布对传统的纸海图发行模式效率更高和成本更低。图海产发模的迁六国内子图展状我国民用电子海图发展历程：1996开始跟踪研究国际电子海图标S-57，1998年月制作完成第一幅电子海图年1月在上海成立中国电子海图数据中心责织和实施中国海事电子海图数据的编辑和制作20076月成立海图信息服务中心，负责海事测绘产品的销售和关服务年月日中国海事测绘实现电子海图的首次公开发布年月4日中国海事局在上海召新闻发布会免费发放官方电子海图年月5日海军在国家会议中心也正式对外发布了中国海区民用电子海图。如今我电子海图已广泛应用于事理舶通管理舶航舶航、水上工程建设等领域海管部门将电子海图及相关显示软件应用于船舶交通管理系统VTS及IS船舶动态监控海事安全管理领域，提高了海事管理的效率。在港口管理和引航领域于子海图的引系统已经普遍应用于船舶引航作业大高了引水效率和安全性。此外，随E的及，目前电子海图已应用于巡逻艇、游轮、大型航标船和

大型货轮的CDIS系统，这些电海图的应用为船舶航行带来了更可靠的安全保障。另外，海事测绘部门还为一些重大的水上建设工程制作专用电子海图长口深水航道海桥等电子海图。可以说航海相关的方方面面无不活跃着电子海图的“身影虽然我国从0年代就开展了电子图的研究由于各种各样的原因到目前为止还没有符合国际标准的国E产出现。尽管如此，众多的科研院所还是进行了大量电子海图相关应用系统的开发且已经有多ECS投入使用前我国E的用现状可以从以下几个方面来看：从海图来源上看，目前基本有三个来源，即海事局生产、海军航保部生产、用户自行矢量化；从CS厂商分来看，从南到北数十家单位或企业，其中影响较大的有易迈普、海大航科、舰院、水产学院等；从应用范围来看主要分为军方、海事、港务、渔业、内河航运等领域。交通运输部海事局于010年2月《国内航行船舶船载电子海图系统功性能和测试要暂载级自动识别系AIS备技术要（SOTDMA2010年月《国内航行船舶载电子海图系统和自动识别系统设备管理规定两个技术标准和一个行业管理规定国河水域推ECS的应用国级CCS负责E产品的型式认证。七

电海相标的新究态虽然S-57系标准相对于纸海图而言有诸多的优点在实际应用中已经取得很大的成功然随用户需求的变化和海道测量数据技术的发展们现标准存在很大限制如准维护缺乏弹性，不持栅格、图像数据和时变数据格式等。有必要对其进行扩展以适应各种类型的海道测量数据。为此IHO关技术工作组正在开发下一代电子海图标准体系。2009年月日，IHO新机构设置正式生效，其中与电子海图相关的标准涉及海道测量服务与标准委员会（HSSC）设的：传输准维护与应用开发工作组TSMAD据保护方案工作DPSWG息描述工作DIPWG书标准化工作SNPWG数据质量工作组DQWG汐水位工作组、ENC新工作组（EUWG传输标准维护与应用开发工作组TSMAD主要任务是维护、开发和扩展海道测量数据传输标准S-57括开发和维护相关的应用框架。数据保护方案工作组）要任务是制定和维护ENC数保护方（S-63方案管理出版和支持工作数信息描述工作组（DIPWG）要任务是维用ECDIS示NC的颜色、符号和显示规则的标准，负责维护E标S“ECDIS海内容和显示方面标准海图书标准化工作SNPWG）主要任务是为ECDIS一致的数字海出版物的编写制定相关指南S10x，关技术决议）。数据质量工作（DQWG主任是制定海道测量数据质量分类和描述的方法汐与水位工作组TWLWG)关注和开发潮汐水位信息的发布和使用；提出垂直基准面的使用建议；提出潮汐和水位观测、分析、预测和数据交换的建议ENC新工作组（EUWG）要任务是开发NC发布和实施的准程序指南。几个工作组中，以数字信息描画工作组DIPWG）和航

海图书标准化工作组SNPWG）为活跃、任务最为繁重。由于两个工作组关联度较大，一般采取靠背举行的方式召开工作组会议。通过对相关工作组会议的追踪，我们总结了近年来，下一ECDIS电海图相关标准的最新研究和发展情况。（）

在一ECDIS电海显标方在下一代ECDIS电子海图显示标方面在研究如何满ECDIS的插即用究如何消除或最小化对定制解析器的需求；研究如何使用单一方法来编码查找表和条件符号程序，甚至完全消除有条件符号程（如何在一个单一的编码中输出既满足机器阅读又满足人阅读的表达规则研究如何简S-52符号表达例合航标的所有组成部分到一个物标中，该物标附带用于灯标、航标船、顶标、雾号、雷达应答器等的属性；消除主/从关系创建和查找的需求。消对属性上下文评估或相对其它物标拓扑关系的需求；研究符号库的便捷化更新方法无需技术人员登上船舶进行操作于调色板的问题传统-52支持7种主要调色板，但其中几差别很小，对于实用意义不大，新标准正在研究是否对调色板数量进行缩减；关于简单符号和传统符号两种显示模式，调查显72%的用户倾向使用传统符号研是否还继续保留单符号从现有的简单符号库和传统符号库中挑选推荐一种单一的符号库下ECDIS系统的标准符号库NT1海和-52之间建立1500个符号的映射关系INT1海的-52价表示代CDIS将合显示海/ECDIS海图；航海出版物符号化DIPWGSNPWG协同工作开发航海信息符号；（）

在子图据品范面在电子海图数据产品规范方面，正在研究下一代水深产品规范；正在研S-100兼多层辅助航海信息正在研究水深面产品规格在研究海洋边界产品规范在研究-57向-101的转换软件；正在研S-101产规范数据质量问题；（）

在子图据量面在电子海图数据质量方面经航海人员发放调查问卷收集航海用户对数据质量的现实需求在究并明确下代电子海图数据质量涉及的范畴确部数据质量要素和子要素；正在研究制定下一代电子海图数据质量的物标表示和编码表示；正在研S-57数据质量要素和S的用性；正在研究数据质量信息的更为合理、更为可视化的展现方式；正在研ENC数据质量的检方法。（）

在子图态汐面在电子海图动态潮汐方面，正在研究数字潮汐表标准；在研究动态潮汐如何在下一代CDIS中应用正在研究基于ML式的实时潮汐数据传输标准在究全球海平面升高影响正研究潮汐调和常数和汐预报的数据交换在研究垂直参考框架更新在研究河流和河口的潮汐和基准在究下一ENC动态潮汐概念模型在研究下一代ENC

的潮汐物标和属性表示；正在研究验潮网基础设施建设。八

电海相应的展势当前电子海图相关应用呈现数据来源多源化趋势、立体化趋势、型化趋势、网络化趋势和向内河水域拓展的趋势。数据来源多元化趋势，主要表现在水文气象底地貌重力、磁力的引入和集成化应用。小型化趋势主要表现在，电子海图应用平台由传PC算机向小型、手持智能机发展。目前，在国内已经开发出基于电子海图P手持航标巡检系统、移动PDA引系统等。图手PDA上航巡和动航统网络化趋势主要表现在电子海图相关应用方式开始由单机平台向网络平台发展航海保障类服务系统尤为突出。比较典型的，船讯网已经通Web电子海图系统，提供基于AIS数据的查船服务。图船网过eb电子图统供于IS据的查服向内河水域拓展的趋势主要表现在标准适用范围的拓展范围内有着大量繁忙的内河交通水域，它们对电子海图ECDIS新型助航手段同样有着巨大的需求由于海上

电子海图相关标准完备而河关标准缺失因此在电子海图内河化的过程中量国家或机构则直接将电子海图的若干标准引入到内河水域海图江标准的一致性，有利于沿海船舶实现江、海一体化航行。如我国的长江，作为世界第一大货运吞吐量的内河正进“江干线电子道图生产与服务系统建设工程的实施其标也是要在长江流域内建立符合标的子海图生产和维护能力。工程完成后将形成每800幅1：10000电航道